专利名称：凸台及托架的焊接结构件及其焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种设置于薄板制筒状结构件的内部的凸台或托架的焊接结构件及其焊接方法。
背景技术：
图9是显示在现有的内部具有凸台的薄板制筒状体的一例的剖面图。在由上下相对的上下板51、51和左右相对的侧板52、52构成的矩形断面的筒状体50的内部，配设有具有底板54的安装销用凸台53和具有底板56的凸台55，各底板54、56分别自筒状体50的内侧焊接在左右侧板52、52上。各凸台53、55上轴向贯通设有销安装用的各孔57、57，贯通各侧板52、52设有与各孔57、57同轴的孔。这种结构件中，例如将内设于筒状体50的油压缸的杆头61夹在各凸台53、55之间，利用图中双点划线所示的安装销60贯通各孔57、57和杆头61而安装。
制作上述筒状体50时，首先焊接凸台53和底板54及凸台55和底板56，然后，将底板54、56分别焊接在左右侧板52、52上，再焊接各侧板52、52和上下板51、51构成矩形的筒状体50。其后，贯通加工各孔57、57。
但是，在制作上述结构的焊接结构件时，在预先将各凸台53、55及各底板54、56焊接在侧板52、52上后，在四角焊接这些侧板52、52和上下板51、51，构成矩形的筒状体50。因此，制作工序多，焊缝长，制作需要很多时间及成本。而且，筒状体50的总重量也大。并且，由于是焊接多张板件而构成筒状体，故要提高结构件的刚性必须提高焊接部的强度，难于得到高的刚性。
近年来，为了解决上述问题，对建筑机械的工作机臂等，以提高刚性、减轻重量、扩展视野、降低成本等为目的，提出了弯曲加工一张薄板以形成紧凑的筒状体的方案。这种情况下，断面形状考虑了矩形、圆形、三角形等各种方案，作为其中一例，图10表示大致为三角形的筒状体71的断面形状。制作该筒状体71时，例如按下述工序进行首先如双点划线所示将材料70的两端部附近向上弯折，然后，将三角形的顶点向下、将左右部分如箭头所示向上弯折，成形为实线所示的形状，最后，焊接上部的三角形底边部的中央部P。
以上述工序制作时，在将所述安装用各凸台53、55或托架焊接在预先制作的筒状体71的内部时，根据现有的方法，必须自筒状体71的内侧焊接各凸台53、55或托架的外周部和筒状体71。因此，在手工焊接时，操作者只能将焊炬伸入小型的筒状体71内，必须在几乎看不到焊缝的情况下进行焊接，不能确保焊接强度及精度。或者，即使用焊接机器人等自动焊接装置进行焊接，在筒状体内的狭小空间内移动机器人臂及焊炬也极其困难，难于实现自动化。另外，也可考虑在将安装销用的各凸台53、55或托架预先焊接在薄板件上后，弯折该板件形成筒状体71的方案，但是，该方法在弯折时，焊接上的各凸台53、55等会形成障碍，不能高精度地进行弯折，故极难实施。
如上可知，预先用薄板形成筒状体后，得到可在其内部高精度且牢固地焊接凸台或托架的焊接方法成为了重要课题。
发明内容
本发明就是针对上述课题而提出的，其目的在于，提供一种重量轻、可确保刚性、耐久性优良且制作容易的筒状体内的凸台及托架的焊接结构件及其焊接方法。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的结构是，在筒状体中至少内设部件安装用凸台及托架的某一种的板金结构件中，在薄板制的筒状体侧面的规定部位以规定形状开孔，将凸台及托架的至少某一种的底板自内侧插入分别对应的所述孔，将所述凸台、托架的部件安装部内设于筒状体中，自所述筒状体的外侧将所述凸台、托架各自的底板焊接在筒状体侧面上。
根据本发明第一方面，由于在预先形成的薄板制筒状体的侧面开孔，自该孔的外侧将凸台或托架与筒状体的侧面焊接起来，因此，筒状体结构紧凑，即使其内部不能确保焊炬等足以活动的空间，也可以容易且可靠地将凸台或托架内设于筒状体中并焊接。因此，增加了筒状体断面形状的设计自由度，同时，可容易得到重量轻刚性高的筒状体，并且，可简化结构，降低成本。
本发明第二方面提供一种板金结构件的凸台及托架的焊接方法，该板金结构件在筒状体中内设部件安装用的凸台及托架的至少某一种，所述焊接方法用薄板形成筒状体，在筒状体侧面的规定部位以规定形状开孔，将凸台及托架的至少某一种的底板自内侧插入分别对应的所述孔，将所述凸台、托架的部件安装部内设于筒状体中，自筒状体的外侧将所述凸台、托架各自的底板焊接在筒状体侧面上。
根据本发明第二方面，由于在预先形成的筒状体内部设置另外预先制作的凸台或托架的销安装部，可容易地、高精度且可靠地将所述凸台或托架焊接在筒状体侧面，因此，可提高凸台或托架的焊接操作性。
本发明第三方面是一种建筑机械的工作机臂的结构，该建筑机械的工作机臂在筒状体的外部设置工作机用凸台及托架的至少某一种，在所述筒状体的内部设置工作机驱动装置的安装销用凸台及托架的至少某一种，在薄板制筒状体侧面的规定部位设置缓和应力集中的规定形状的孔，在所述工作机驱动装置的安装销用凸台及托架的至少某一种上设置以与所述孔大致相似的形状且覆盖所述孔的大小形成的底板，将该底板自内侧插入分别对应的所述孔，将所述工作机驱动装置的安装销用凸台、托架的销安装部内设于筒状体中，同时，用所述底板覆盖所述孔，自筒状体的外侧将所述底板焊接在筒状体的侧面上。
根据本发明第三方面，由于可将安装销用的凸台及托架配设在薄板制的筒状体的内部，焊接在筒状体的侧面上，故可增加筒状体断面形状的设计自由度，可简化结构，减轻重量，也可扩展视野及降低成本。另外，由于筒状体侧面的焊接部的孔形状及凸台和托架的底板形成缓和应力集中的形状，故可降低焊接部位的应力产生，可减少焊接部破损的可能，可提高筒状体应用于建筑机械的工作机臂等情况下的耐久性。
本发明第四方面提供一种建筑机械的工作机臂的凸台及托架的焊接方法，所述建筑机械的工作机臂在筒状体的外部设置工作机用凸台及托架的至少某一种，在所述筒状体的内部设置工作机驱动装置的安装销用凸台及托架的至少某一种，所述焊接方法用薄板形成筒状体，在筒状体的外部焊接所述工作机用凸台及托架的至少某一种，在筒状体侧面的规定部位设置缓和应力集中的规定形状的孔，在所述工作机驱动装置的安装销用凸台及托架的至少某一种上设置以与所述孔大致相似的形状且覆盖所述孔的大小形成的底板，将该底板自内侧插入分别对应的所述孔，将所述工作机驱动装置的安装销用凸台、托架的销安装部内设于筒状体中，同时，用所述底板覆盖所述孔，自筒状体的外侧将所述底板焊接在筒状体的侧面上。
根据本发明第四方面，由于在预先制作的薄板制的筒状体内部配设另外预先制作的工作机驱动装置的安装销用凸台或托架的销安装部，可高精度且高强度地将凸台或托架的底板焊接在筒状体侧面。因此，不需要预先将凸台等焊接在筒状体内部，尤其是，托架可在预加工销孔后焊接在筒状体上。因此，用该筒状体制作工作机臂等时的制作工序可简化，焊接操作也容易，可减少制作时间，提高工作效率，降低成本。另外，由于在筒状体侧面开有缓和应力集中的光滑形状的孔，同时所述底板的形状与所述孔大致相似，故该孔与底板的焊接部不易产生负载时的应力集中，可提高耐久性。
本发明第五方面在本发明第二或第四方面的方法的基础上提供一种焊接方法，在自筒状体的外侧焊接内设于所述筒状体的凸台、托架各自的底板后，加工该焊接部，使其与筒状体的外侧面大致形成同一面。
根据本发明第五方面，由于焊道不自筒状体外表面突出，故可降低该焊接部的应力集中，同时，筒状体的外表面形成光滑的可自由滑动的面，可使本筒状体应用于多段伸缩臂的内侧臂。
图1是本发明的多段工作机臂的侧面剖面图；图2是应用了本发明实施例1的凸台的焊接结构的内侧臂的侧视图；图3是图2的内侧臂的向视图；图4是图2的A-A剖面放大图；图5是本发明实施例1的凸台焊接部的剖面放大图；图6是实施例2的凸台焊接部的剖面放大图；图7是实施例3的凸台焊接部的剖面放大图；图8是实施例4的凸台焊接部的剖面放大图；图9是表示现有凸台焊接结构的筒状体的剖面图；图10是一张板构成的三角剖面筒状体的成形方法的说明图。
具体实施例方式
下面参照附图详述本发明的实施例。
图1是显示应用了本发明的凸台及托架的焊接结构件及其焊接方法之例的建筑机械的多段式工作机臂1的侧面剖面图。图1中，形成筒状的内侧臂10沿长度方向滑动自如地插入形成筒状的外侧臂2中。托架3固定设置在外侧臂2的后端部，安装销用凸台20固定设置在内侧臂10的内部。油压缸4利用第一安装销26、26连结在托架3和凸台20之间。工作机托架12固定设置在内侧臂10的前端部，铲斗5利用铲斗安装销6可自由转动地安装在其前端部。安装销用的托架30固定设置在内侧臂10的内侧下部，铲斗驱动缸7的一端部利用第二安装销36转动自如地安装在托架30上。铲斗驱动缸7的另一端部通过连杆装置8与铲斗5连结。
在上述工作机臂1中，当使油压缸4伸缩时，内侧臂10在外侧臂2内部滑动，工作机臂1伸缩。当时铲斗驱动缸7伸缩时，铲斗5以铲斗安装销6为中心转动。因此，在臂的长度方向外力施加在凸台20及托架30上。
图2是应用实施例1的凸台的焊接结构及其方法的内侧臂10的侧面图，图3是向视图。图2中，内侧臂10的筒状体11如图中双点划线所示，断面形状大致为三角形，由一张薄板形成。在筒状体1 1的前端部固定设置工作机托架12，后端部设置衬垫(パツド)安装部13。在筒状体11的左右侧面部分别设置光滑形状的第一孔14、14，该第一孔14、14沿施加外力的长度方向形成长的大致椭圆形且可缓和应力集中，在该第一孔14、14上焊接凸台20、20。图2、图3中，在筒状体11的下面部设置光滑形状的第二孔15，该第二孔15沿施加外力的长度方向形成长的大致椭圆形且可缓和应力集中，在该第二孔15上焊接托架30。
图4是图2的A-A向视图。图4中，在具有第一销孔21的第一销用凸台22上固定设置具有孔24的凸台用底板23，它们构成凸台20。在图2及图4中，凸台用底板23形成大致沿第一孔14的形状自内侧覆盖第一孔14的形状。在凸台用底板23的外表面上设有沿第一孔14和第一孔14之间设置规定间隙S而形成的第一台阶部25。第一台阶部25的高度形成与筒状体11的外表面位于大致同一面的位置。凸台20使销安装部即第一销用凸台22位于内侧，自筒状体11的内侧将第一台阶部25插入第一孔14，焊接间隙S部。在第一销孔21嵌入双点划线所示的第一安装销26，安装油压缸4。
在图2、图3、图4中，托架30由托架用底板32、相互相对地固定设置在托架用底板32的上面的一对支承板33、33、固定设置在一对支承板33、33的相对的面上的一对第二销用凸台34、34构成。在第二销用凸台34、34上穿设有与筒状体11的长度方向正交且左右方向贯通的第二销孔31。托架用底板32如图3及图4所示，形成与第二孔15的形状大致相似的形状，其大小可覆盖第二孔15。在托架用底板32的外表面上，设有第二台阶部35，该第二台阶部35沿第二孔15形成，与第二孔15之间设有规定的间隙S。第二台阶部35的高度使其与筒状体11的外表面位于大致同一面上。托架30使销安装部即第二销用凸台34、34位于内侧，自筒状体11的内侧将第二台阶部35插入第二孔15中，焊接间隙S部。在筒状体11的一侧侧面上穿设有用于将第二安装销36插入第二孔31的销插入孔16。双点划线所示的第二安装销36嵌入第二销孔31，安装铲斗驱动缸7的一端部。
下面说明内侧臂10的制造工序。
(a)将一张薄板弯折，如图10所示，焊接板材的两端部(大致三角形的筒状体的底边部)，制作筒状体11。
(b)将工作机托架12焊接在筒状体11的前端部，将衬垫安装部13焊接在筒状体11的后端部。
(c)在筒状体11上加工设置一对第一孔14、14和第二孔15。
(d)另外制作凸台20和托架30。此时，不穿设凸台20的第一销孔21，而穿设托架30的第二销孔31。
(e)将凸台20插入筒状体11内，将凸台20的第一台阶部25以间隙配合方式插入第一孔14，用凸台用底板23覆盖第一孔14，自筒状体11的外侧焊接凸台用底板23和第一孔14。图5是凸台20与筒状体11的焊接部的局部放大剖面图。焊接第一孔14和第一台阶部25的间隙S部，用砂轮机等磨削焊接时产生的、图中虚线所示的突出的焊道，使其与筒状体11的外表面大致形成同一面，使内侧臂10可在外侧臂2内光滑地滑动。
(f)然后，将托架30插入筒状体11内，将托架30的第二台阶部35以间隙配合方式插入第二孔15，用托架用底板32覆盖第二孔15，自筒状体11的外侧焊接第二孔15和第二台阶部35的间隙S部。与所述凸台20焊接时同样，磨削焊接时突出的焊道，使其与筒状体11的外表面大致形成同一面。
(g)切削加工左右方向贯通左右凸台20、20的第一销孔21、21。
本发明由于采用上述结构及方法，故可得到如下效果。
(l)在预先将一张薄板材弯折形成筒状体后，可在其内部设置、焊接凸台及托架。因此，可由一张薄板经板金加工构成建筑机械的臂及吊杆(boom)等的筒状体，故可得到重量轻、刚性高的筒状体，可提高机械的平衡，同时，可减少焊接部位，降低制作成本及时间。另外，当将断面形状制成大致三角形时，还可扩展工作机的前方的视野。
(2)由于将第一孔14和凸台用底板23及第二孔15和托架用底板32形成分别使施加外力的长度方向加长且缓和应力集中的光滑形状，故消除了在筒状体承受负载时焊接部产生的应力集中，减少了破损的可能，可提高耐久性。
(3)预先构成筒状体后，内设预先另外制作的凸台及托架，并自筒状体外侧进行焊接，故与现有方法比，减少了作业工序，可提高效率，降低成本。
(4)托架30的销安装孔可焊接预先加工好的孔，可使加工容易，降低成本。
另外，在本实施例中，以建筑机械为一例进行了说明，但也可应用于其他筒状的板金结构件。另外，筒状体形状以三角形断面形状为一例进行了说明，但不限于此，也可是多边形或圆形等其他断面形状。
下面，参照图6说明实施例2。图6是本实施例的凸台的焊接结构的剖面图。在该图中，凸台40上设置有覆盖设于筒状体11的孔42的形状的底板41。用底板41自筒状体11的内侧覆盖孔42，自筒状体11的外侧角焊底板41和孔42。
这样，与实施例1同样，可将凸台40等设在筒状体11的内部，可高精度且可靠地自外侧焊接凸台40和筒状体11的孔42，可确保焊接质量。
图7是实施例3的凸台的焊接结构的剖面图。图7中，凸台40上设置有覆盖设于筒状体11的孔42的形状的底板41。将凸台40自筒状体11的外侧插入筒状体11的孔42，用底板41覆盖孔42，然后，自外侧将底板41的外周部角焊在筒状体11上。该焊接方法适用于底板41可突出于筒状体11外侧的场合，具有焊接作业简单的优点。
图8是实施例4的凸台的焊接结构的剖面图。图8中，凸台40上设置具有台阶部43的底板41。筒状体11上设置有可插入所述台阶部43的大小的孔42。底板41设定为覆盖该孔42的形状。将台阶部43自筒状体11的外侧插入孔42，用底板41覆盖孔42，自外侧将底板41的外周部角焊在筒状体11的外表面上。通过将台阶部43的厚度t设定为规定厚度，可减轻应力集中。
如上所述，根据本发明，由于在筒状体的侧面设置缓和应力集中的形状的孔，使凸台和托架的底板的形状与所述孔形状大致相似，并使其大小可覆盖所述孔，故可自筒状体外侧焊接凸台或托架的底板和筒状体的侧面，由此，即使在小型化的筒状体的情况下，也可容易、可靠地内设并焊接凸台或托架。另外，由于可消除该焊接部的应力集中，因此，即使在凸台或托架上施加负载也可提高耐久性。如上所述，由于可将凸台或托架内设于一张薄板构成的筒状体上，故可减轻重量、提高刚性、降低制作成本等。
权利要求
1.一种凸台及托架的焊接结构件，是在筒状体中内设部件安装用凸台及托架的至少某一种的板金结构件，其特征在于，在薄板制的筒状体(11)侧面的规定部位以规定形状开孔(14、15)，将凸台(20)及托架(30)的至少某一种的底板(23、32)自内侧插入分别对应的所述孔，将所述凸台、托架的部件安装部内设于所述筒状体中，自该筒状体的外侧将所述凸台、托架各自的底板(23、32)焊接在该筒状体侧面上。
2.一种凸台及托架的焊接方法，是板金结构件的凸台及托架的焊接方法，该板金结构件在筒状体中内设部件安装用的凸台及托架的至少某一种，其特征在于，所述焊接方法用薄板材形成筒状体(11)，在筒状体(11)侧面的规定部位以规定形状开孔(14、15)，将凸台(20)及托架(30)的至少某一种的底板(23、32)自内侧插入分别对应的所述孔，将所述凸台、托架的部件安装部内设于所述筒状体中，自该筒状体的外侧将所述凸台、托架各自的底板(23、32)焊接在该筒状体侧面上。
3.一种凸台及托架的焊接结构件，是建筑机械的工作机臂的结构，该建筑机械的工作机臂在筒状体的外部设置工作机用凸台及托架的至少某一种，在所述筒状体的内部设置工作机驱动装置的安装销用凸台及托架的至少某一种，其特征在于，在薄板制筒状体(11)侧面的规定部位设置缓和应力集中的规定形状的孔(14、15)，在所述工作机驱动装置的安装销用凸台(20)及托架(30)的至少某一种上设置以与所述孔大致相似的形状且覆盖所述孔的大小形成的底板(23、32)，将这些底板自内侧插入分别对应的所述孔，将所述工作机驱动装置的安装销用凸台、托架的销安装部内设于所述筒状体中，同时，用这些底板覆盖所述孔，自该筒状体的外侧将这些底板焊接在所述筒状体的侧面上。
4.一种凸台及托架的焊接方法，是建筑机械的工作机臂的凸台及托架的焊接方法，所述建筑机械的工作机臂在筒状体的外部设置工作机用凸台及托架的至少某一种，在所述筒状体的内部设置工作机驱动装置的安装销用凸台及托架的至少某一种，其特征在于，所述焊接方法用薄板材形成筒状体(11)，在该筒状体的外部焊接所述工作机用凸台及托架的至少某一种，在该筒状体侧面的规定部位设置缓和应力集中的规定形状的孔(14、15)，在所述工作机驱动装置的安装销用凸台(20)及托架(30)的至少某一种上设置以与所述孔大致相似的形状且覆盖所述孔的大小形成的底板(23、32)，将这些底板自内侧插入分别对应的所述孔，将所述工作机驱动装置的安装销用凸台、托架的销安装部内设于该筒状体中，同时，用这些底板覆盖所述孔，自该筒状体的外侧将这些底板焊接在该筒状体的侧面上。
5.如权利要求2或4所述的凸台及托架的焊接方法，其特征在于，在自所述筒状体的外侧焊接内设于所述筒状体(11)的凸台(20)、托架(30)各自的底板(23、32)后，加工该焊接部，使其与所述筒状体的外侧面大致形成同一面。
全文摘要
一种重量轻、制作容易的工作机臂的凸台及托架的焊接结构件及其焊接方法,在由一张薄板形成的筒状体11上设置规定形状的第一孔14和第二孔15,在凸台20上设置覆盖第一孔的凸台用底板23,在托架30上设置覆盖第二孔的托架用底板32,将这些凸台和托架插入筒状体,自内侧用凸台用底板覆盖第一孔,用托架用底板覆盖第二孔,自该筒状体外侧将其分别焊接在该筒状体上。
文档编号B23K9/00GK1335436SQ0112249
公开日2002年2月13日 申请日期2001年7月13日 优先权日2000年7月28日
发明者松田行信, 川岛久市 申请人:株式会社小松制作所, 株式会社室户铁工所